Circuitos Digitais

Prof. Esp. Pedro Luís Antonelli Anhanguera Educacional

Plano de Ensino e Aprendizagem ( PEA)

OBJETIVOS DA AULA :

- Continuar o estudo dos Circuitos Sequenciais;

- Circuitos Registradores de Deslocamento.

- Circuitos Contadores Assíncronos;

Registrador de Deslocamento

Um Flip-Flop (FF) pode armazenar um bit (saída Q) durante o período em que sua entrada “clock” for igual a 0. Para guardar uma informação de mais de um bit, é necessário utilizar vários FF conforme o tamanho do tipo do dado ( número de bits) a ser armazenado. Uma maneira para isso é utilizar circuitos, construídos a partir de FF’s, denominados Registradores de Deslocamento (“Shift Register”).

Registrador de Deslocamento Trata-se de um, certo número de FF’s tipo D ligados de tal forma que as saídas (Q) de cada bloco sejam aplicada na entradas D seguinte FF.

Conversor Série-Paralelo O Registrador de Deslocamento pode ser usado para converter uma informação série em paralela, ou seja, funcionar como Conversor Série-Paralelo. A configuração básica nessa situação, para uma informação de 4 bits, é vista na figura:

Conversor Série-Paralelo Como exemplo, vamos aplicar a informação série I = 10102 (I3 I2 I1 I0) à entrada série do registrador e analisar as saídas Q0, Q1, Q2 e Q3, após os pulsos de “clock”. Deve-se ressaltar que estes FF’s atuam como mestre-escravo e têm sua comutação no instante da descida do pulso de “clock”.

Conversor Série-Paralelo Vamos representar toda a sequencia sob a forma da tabela verdade:

Pelo motivo de deslocar a informação a cada pulso de “clock” que esse dispositivo é denominado Registrador de Deslocamento.

Conversor Paralelo-Série

Para entrarmos com uma informação paralela, necessitamos de um registrador que apresente entradas “Preset” e “Clear”, pois é através destas que fazemos com que o Registrador armazene a informação paralela.

Conversor Paralelo-Série

Quando a entrada “Enable” estiver em 0, as entradas “Preset” (PR) dos FF’s assumirão, respectivamente, níveis 1, fazendo com que o registrador atue normalmente. Quando a entrada “Enable” for igual a 1, as entradas “Preset” dos FF’s assumirão os valores complementares das entradas PR3, PR2, PR1 e PR0, logo, os FF’s irão assumir os valores que estiverem, respectivamente, em PR3, PR2, PR1 e PR0.

Conversor Paralelo-Série

Vamos analisar uma célula do registrador. Para zerar o FF (Q3 = 0), vamos inicialmente, aplicar nível 0 à entrada “Clear”. Com “Enable” = 0, a entrada “PR” do FF irá assumir nível 1 e este irá ter um funcionamento normal como célula do registrador de deslocamento em questão, mantendo a saída no estado em que se encontra.

Conversor Paralelo-Série

Com “Enable” = 1 e PR3 = 0, a entrada PR do FF assumirá nível 1, logo, a saída Q3 manterá o seu estado (Q3 = 0). Com “Enable” = 1 e PR3 = 1, a entrada PR do FF assumirá nível 0, forçando a saída a assumir nível 1 (Q3 = 1).

Conversor Paralelo-Série Após essa analise, concluímos que, se zerarmos o registrador (aplicando 0 à entrada “Clear”), e logo após introduzirmos a informação paralela (I3, I2, I1 e I0) pelas entradas PR3, PR2, PR1 e PR0, as saídas Q3, Q2, Q1 e Q0 assumirão respectivamente os valores da informação. Essa maneira de entrarmos com a informação no registrador é chamada entrada paralela de informação, sendo a entrada responsável pela habilitação da mesma.

Conversor Paralelo-Série

Para que o registrador de deslocamento funcione como Conversor Paralelo-Série, necessitamos zerá-lo e em seguida, introduzir a informação como já descrito, recolhendo na saída Q0 a mesma informação de modo série. É fácil de notar que a saída Q0 assume primeiramente o valor I0 e a cada descida do pulso de “clock”, irá assumir sequencialmente os valores I1, I2 e I3.

Contadores

Os Contadores são circuitos digitais que variam os seus estados, sob o comando de um “clock”, numa sequencia predeterminada. São utilizados principalmente para contagens diversas, divisões de frequência, medição de frequência e tempo, geração de formas de onda e conversão de analógico para digital. Basicamente, estes sistemas, são divididos em duas categorias: - Contadores Assíncronos *; - Contadores Síncronos.

Contadores Assíncronos

São caracterizados por seus FF’s funcionarem de maneira assíncrona (sem sincronismo), não tendo entradas de “clock “em comum. Neste tipo de circuito, a entrada “clock” se faz apenas no primeiro FF, sendo as outras derivadas das saídas dos blocos anteriores. Dentre os mais comuns estão: - Contador de Pulsos; - Contador de Década; - Contador Assíncrono Crescente/Decrescente.

Contadores de Pulsos ( Assíncronos)

A principal característica de um contador de pulsos é apresentar nas saídas, o sistema binário em sequência. Seu circuito básico apresenta um grupo de 4 FF’s do tipo T, os quais possuem a entrada T = 1, originando na saída Qf = Qa, a cada descida de “clock”.

Contadores de Pulsos ( Assíncronos)

A entrada dos pulsos se faz através da entrada “clock” do 1º FF, sendo as entradas “clock” dos FF’s seguintes, conectadas às saídas Q dos respectivos antecessores conforme circuito visto na figura. Considerando Q0 como bit menos significativo (LSB) e Q3 como mais significativo (MSB), temos nas saídas o sistema binário em sequência (0000 a 1111).

Contadores de Pulsos ( Assíncronos)

A figura apresenta toda a sequência obtida graficamente, a partir da variação aplicada à entrada “clock “do sistema. Nota-se, que após a 16ª descida de “clock”, o contador irá reiniciar a contagem.

Contador de Década ( Assíncronos)

O contador de década é o circuito que efetua a contagem em números binários de 00002 a 10012 ( 0 a 9 no sistema decimal). Dizemos que esse contador trabalha com os números no padrão BCD (Binary Coded Decimal), onde trabalhamos com os algarismos decimais ( 0 a 9 ) codificados em binário.

Contador de Década ( Assíncronos)

Para que o contador conte somente de 0 a 9, deve-se jogar um nível 0 na entrada “Clear” assim que surgir o caso 10 (10102), ou seja, no 10º pulso. Seu circuito pose ser visto na figura. Este contador poderá ser utilizado como divisor de frequência por 10 para uma onda quadrada aplicada à entrada “clock”, pois possui 10 estados de saída.

Contador Assíncrono Crescente/Decrescente)

Podemos construir um contador que execute a contagem crescente ou decrescente. Para isso, utilizamos uma variável de controle que quando assume 1, faz o circuito executar contagem crescente e quando assume 0, faz a contagem decrescente.

Contador Assíncrono Crescente/Decrescente)

Notamos que, no circuito, quando o controle X estiver em 1, às saídas Q0, Q1 e Q2 estarão bloqueadas, fazendo com que entrem as saídas Q0, Q1 e Q2 nas entradas “clock” dos FF’s respectivamente. Isto fará com que o contador conte crescentemente. Quando o controle X estiver em 0, a situação inverter-se-á e, por conseguinte, o contador contará decrescentemente. Notamos, ainda, que Q0 será a saída do bit menos significativo (LSB). O contador crescente/decrescente é também denominado Up/Down Counter, que é o termo designativo em inglês..

Decimal Binário Octal Hexadecimal

0 0000 0 0

1 0001 1 1

2 0010 2 2

3 0011 3 3

4 0100 4 4

5 0101 5 5

6 0110 6 6

7 0111 7 7

8 1000 10 8

9 1001 11 9

10 1010 12 A

11 1011 13 B

12 1100 14 C

13 1101 15 D

14 1110 16 E

15 1111 17 F

Tabela comparativa das bases

Bibliografia da apresentação

1) http://leandrodriguesilva.wordpress.com/temas-sugeridos/tecnologias-de-acesso/05/08/2013

2) IDOETA, Ivan; CAPUANO, Francisco. Elementos de Eletrônica Digital. 37ª ed. São Paulo: Erica, 2006

3) Ronald J. Tocci e Neal S. Widmer; Sistemas Digitais: Princípios e Aplicações, Pearson Prentice Hall, 2003.

4) http://www.poli.br/~marcilio/Sistemas%20Digitais/1o%20Exercicio/Apostila%20completa%20de%20eletronica%20digital..pdf aceso em 05/08/2013

5) http/://www.aprendereletronica.com.br/img/portaslogicas.jpg acesso em 18/08/2013

6) http://www.profesormolina.com./a///r/electronica/componentes/int/sist_comb/image032.jpg acesso em 18/06/2013

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